Ingegneria aeronautica - Aeronautical engineering

Introduction to the course. 2. Angular velocity. Vorticity. Circulation. Kelvin theorem. 3. Biot-Savart law Induced velocity by a straight vortex. Irrotational flow. Bernoulli equation. 4. Basic solutions of the Laplace equation. Source. Doublet. Potential vortex. 5. General solution of the potential flow problem. Green function. Boundary conditions. 6. Potential flow on a wing. Small perturbation problem. Linearization. 7. Potential flow around an airfoil. Glauert solution. Two dimensional unpowered flaps theory 8. Pressure coefficient on wing section. Linearized approach 9. Main characteristics of the stall phenomenon on an airfoil. 10. General solution for the lifting line theory. 11. Lifting line for finite wing. Elliptical distribution. 12. Monoplane equation. Basic and additional aerodynamic load 13. Monoplane equation: Exercise. Schrenk method. CLMax of a wing. 14. Aerodynamic Center of a Wing 15. Nonlinear lifting line theory, effect of the wake on the maximum lift coefficient 16. Additional apparent mass. 17. Jones and Polhamus theory for delta wings. 18. Aerodynamic center of a wing. Position of the center of pressure. 19. Example of panel codes. Introduction to the analysis of the aerodynamic drag. 20. Exact solutions of Navier-Stokes. Couette-Poisuille. Boundary layer equations. 21. Thickness of boundary layer. Separation 22. Blasius theory of boundary layer. Applications. 23. Boundary Layer control: Asymptotic suction. 24. Integral equation for the boundary layer. 25. Integral equation for the boundary layer. 26. Wave drag. Transonic flow. Corning method 27. Pressure drag. Aircraft drag polar. Equivalent parasite area. 28. Fluid Stability: Orr-Sommerfeld equation. 29. Introduction to the propeller geometry and characteristics 30. Analysis of fluid stability example 31. Momentum theory for the propeller 32. Blade element theory for the propeller. 33. The choice of the propeller 34 Rotorcraft components: main rotor, tail rotor, fuselage, engine, rotor transmission, control system. 35 Basic mechanics of rotor systems, flapping, lagging and feathering motions. 36 Rotor aerodynamics in hovering and axial flight. Vertical descent and vortex ring state. 37. Figure of merit, blade tip loss, ground effect. Rotor wake models. 38. Rotor aerodynamics if forward flight, induced velocity, blade element theory, force and torque coefficients, flapping coefficients. 39. Helicopter trim in axial and advancing flight, longitudinal and lateral equilibrium conditions. Performance analysis, engine performance and power losses, required power. 40. Hover performance, forward flight performance, climb in forward flight.

Conoscenze di matematica di base e avanzata: Calcolo differenziale e integrale in più variabili Equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali Algebra lineare e trasformazioni vettoriali Fondamenti di fisica: Meccanica classica e dinamica dei corpi rigidi Principi di fluidodinamica e termodinamica di base Nozioni di meccanica del volo Competenze di informatica e calcolo numerico: Utilizzo di software matematici (es. MATLAB o equivalenti) Conoscenze di base di metodi numerici per la soluzione di problemi ingegneristici Nozioni preliminari di ingegneria aeronautica: Struttura e funzionamento dei velivoli ad ala fissa e ad ala rotante Terminologia tecnica di base in aeronautica Capacità trasversali: Abilità di analisi e sintesi di modelli fisico-matematici Capacità di lettura e comprensione di testi tecnico-scientifici in lingua inglese

1 Barnes W. McCormick, Aeronautics,Aerodynamics and Flight Mechanics, Wiley. 2. A.R.S. Bramwell, G. Done, D. Balmford, Bramwell's Helicopter Dynamics, Second Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2001.

not required

DOmande sul contenuto del corso ed esercizi

Il corso si articola in diverse tipologie di attività formative: Lezioni frontali Presentazione dei fondamenti teorici dell’aerodinamica applicata alle configurazioni ad ala fissa e rotante. Utilizzo di supporti multimediali e materiali didattici per facilitare la comprensione dei modelli matematici e dei fenomeni fisici. Esercitazioni numeriche e analitiche Risoluzione guidata di problemi relativi a portanza, resistenza, stabilità e prestazioni. Applicazione di metodi di calcolo analitici e numerici. Studio di casi applicativi Analisi di configurazioni aeronautiche reali (velivoli ad ala fissa, eliche, elicotteri). Discussione critica di articoli scientifici e documenti tecnici. Attività seminariali Eventuale contributo di esperti esterni provenienti da industria, ricerca o enti aeronautici. Approfondimenti su tematiche avanzate ed emergenti. Lavoro autonomo dello studente Studio individuale di testi e manuali scientifici di aerodinamica. Preparazione di relazioni, presentazioni o brevi progetti di gruppo.